分子束外延技术：超薄薄膜制备与RHEED监测

"实验指导书.pdf" 本实验指导书主要聚焦于分子束外延（MBE）技术，这是一种精密的薄膜制备方法，尤其适用于超薄单晶和量子结构的生长。MBE技术在半导体功能材料的制备中扮演着关键角色，对推动新一代半导体科技和集成电路产业发展具有至关重要的地位。实验旨在培养微电子、材料等相关专业本科生的专业技能和创新能力。 在知识方面，学生将学习MBE的基本原理，包括如何获取清洁表面和创建超高真空环境。他们还将了解MBE设备的构造，并掌握薄膜生长的基本操作步骤，同时通过反射高能电子衍射（RHEED）分析外延薄膜的生长模式、表面结构和生长速率。 在能力培养上，学生将能独立完成MBE薄膜的制备，并学会信息的搜集和处理，培养持续学习的能力。面对复杂问题，他们需要学会团队协作，进行问题分析、研究，提出解决方案，并设计和优化实验方案，以展现新工科学生的综合创新实践能力。 在素质提升上，实验将培养学生的科学精神，教导他们严谨的科研态度。同时，课程还强调团队合作和创新精神的培养，以增强学生的专业认同感。 实验原理部分阐述了MBE技术的工作机制。在超高真空系统中，化合物的不同元素被分别放置在源炉中，加热后以分子或原子形式喷射到清洁基底表面，与表面发生反应，实现原子级别的薄膜外延生长。通过RHEED的实时监测，可以获取薄膜的生长状态和表面结构信息。为了确保高质量的单层薄膜生长，需选择热膨胀系数匹配、晶格相容的基底，并在接近10^-10 Torr的超高真空环境中进行。 这个实验指导书旨在通过一系列递进式的实验模块，让学生深入理解并熟练掌握MBE技术，培养他们的实践技能和创新思维，为他们在未来的科研或工业领域中应用MBE技术打下坚实的基础。